[眼动文章] Nature文章揭示社会场景中的眼动行为存在遗传基础

自闭症儿童有较严重的社会交往障碍，不能与他人建立正常的人际关系。年幼时即表现出与别人无目光对视，表情贫乏，缺乏期待父母和他人拥抱、爱抚的表情或姿态，也无享受到爱抚时的愉快表情，甚至对父母和别人的拥抱、爱抚予以拒绝。分不清亲疏关系，对待亲人与对待其他人都是同样的态度。

自闭症有很高的遗传性，但其神经生物机制目前仍不清楚。自闭症儿童缺乏社会性反应是先天的吗？该研究将从社会场景观察的角度结合双生子这一特殊被试群体来初步回答了这个问题。

社会视觉参与（social visual engagement，SVE）指婴儿很小的时候就表现出对社会刺激的偏好。对被诊断为自闭症的儿童，在他们六个月龄内发现有社会视觉参与的异常，并且这种异常在之后持续存在。为此，有必要研究自闭症儿童的社会视觉参与的遗传机制。

华盛顿大学和埃默里大学的Constantino等人在更广泛的水平上（非自闭症人群），研究了社会视觉参与的遗传机制，并采用该指标对自闭症进行诊断。

本研究分为四个实验，采用经典双生子设计，收集婴儿观看社会互动视频（见上图）的眼动数据（ISCAN眼动仪）。共收集了338位婴儿的有效数据，包括41对同卵双生子（MZ），42对异卵双生子（DZ），84非同胞婴儿（采用两种匹配方法：完全随机匹配或性别年龄匹配）以及88名自闭症婴儿。

实验1和实验2分别从宏观和微观两个水平分析了眼动数据，目的是通过双生子设计研究社会视觉参与的遗传性。

实验1分析了非自闭症婴儿对眼睛和嘴巴区域的注视时间是否存在遗传因素。结果发现（见下图），两双生子组的相关（intraclass correlation coefficients, ICC）均显著，而两非同胞组相关均不显著，且MZ组ICC大于DZ组。支持了遗传在社会视觉参与中的作用。

实验2构建了三个指标研究双生子SVE眼动的微观水平的遗传性：双生子的眼动时间、眼动方向和同时期的注视点分布。MZ的眼动时间上的同步性高于DZ组，在自由观察的时间锁定的眼跳分析中，MZ中其中一员发起眼跳，在相应的短时间内配对的MZ成员也会发起眼跳。该数据也表明，与这些微观眼跳相关的脑干和颅神经的活动存在高度同步性。

此外，研究者分析了眼动方向的一致性，当被试注视在同一个位置时，视网膜上呈现的信息时一致的，接下来的眼跳方向分析，发现MZ组相对于DZ组具有更高的一致性，且两组都超过几率水平。最后，同时期的注视点分布，即探讨被试是否在同一个时间注视某个区域，结果发现，MZ组相对于DZ组表现出更高的一致性，MZ组同时注意相同区域(眼睛、嘴巴)的概率高于DZ组，且两组都超过几率水平（见下图）。

实验2通过以上三个眼动指标从微观水平支持了遗传在社会视觉参与中的作用。社会视觉参与的遗传性得到证实，接下来作者想要研究这种一致性是基于外部刺激还是内部目标驱动的，也即老师上课常讲的自下而上加工与自上而下加工的争论。

在实验3中，作者做出两个假设。双生子若观看相同的视频比观看所有视频的一致性高，则证明了外部刺激的作用，支持自下而上的加工；双生子若观看不同内容或不同类别的视频时一致性不为零，则证明了内部目标的作用，支持了自上而下的加工。结果没有支持自下而上的加工（下图第一、二列之间没有差异），而支持了自上而下的加工（下图第三、四列一致性不为零）。说明实验1和2揭示的眼动在多个指标上的一致性，是内部目标驱动的结果。

最后，作者使用眼部和嘴部注视时间百分比的指标对自闭症儿童和非自闭症儿童进行分类诊断，得到了较好的判别直线，并通过验证组进行了检验（见下图）。作者重复了自闭症的经典发现，即自闭症群体社会性视觉参与存在一定的缺陷，而该研究的被试群体较少接受社会环境的影响，更说明了遗传的作用。

作者从自闭症儿童的社会视觉参与出发，探索了心理学研究的两大主题，即遗传vs环境，自上而下vs自下而上加工，巧妙地运用了双生子这一特殊群体探索遗传的作用。可以得出结论，社会性视觉参与不仅体现在特殊群体的遗传性上，在更广泛的群体内也具有遗传的成分。

马老师说：眼动行为具有遗传基础，为作者的奇思妙想点赞！如果测量成人双生子群体，当文化环境起重要作用时，是否相对于非双生子，还具有社会场景观察中的眼动指标的高一致性？

参考文献：Constantino, J. N., Kennonmcgill, S.,Weichselbaum, C., Marrus, N., Haider, A., & Glowinski, A. L., et al.(2017). Infant viewing of social scenes is under genetic control and isatypical in autism. Nature,547(7663), 340.